Analysis of access mode and control strategy of distributed energy storage system on user side

分布式储能系统在电力用户侧中的应用日益广泛,且应用场景多样化,对于电网来说是潜在的优良资源。然而其容量小、数量多、分布不均衡、单机接入成本高、系统操作及管理困难,给电网的规划运营带来了日益严峻的挑战和技术难题。本文就用户侧中的分布式储能典型应用模式及接入方式进行介绍,阐述各应用场景下分布式储能的应用模式和方案,并分析了典型应用场景下的分布式储能运行效果。通过对分布式储能系统技术形态和载体的分析,可为进一步研究分布式储能汇聚协调控制技术提供理论指导。     

Microgrid technology for low voltage distribution transformer station area

大规模分布式电源、储能和电动汽车等电力电子装置分散接入配电网,致使出现用户侧供电电压频繁双向越限、台区潮流倒送、谐波超标等问题,给配电网供电电能质量、运行经济性和供电可靠性造成了重大影响;本文结合配电网台区实际建设情况,提出了一种面向低压配变台区的新型微电网配置方法,并系统阐述了面向低压配变台区的微电网技术架构、功能架构和控制目标,建立了基于台区微电网两阶段协调控制模型,通过微电网协调控制与优化调度,实现分布式电源优化并网和高效发电。采用典型台区微电网进行了仿真计算,验证了方法和模型的有效性。     

主从控制模式下低压多端直流系统稳定性研究

为探究影响多端直流系统稳定性的关键因素,针对电压源型换流器、直流线路、可再生能源和直流负荷等部分组成的低压三端直流系统,建立其相应的等效电路,并结合主从控制模式下各换流器控制策略,形成了系统整体的状态空间模型。其次,结合主导特征值对含可再生能源的低压多端直流系统进行小信号稳定性研究,对比分析不同参数变化时主导特征值的移动轨迹,进而确定换流器直流侧电容、控制器外环参数等影响系统稳定性的关键因素。在此基础上,基于Matlab/Simulink搭建含可再生能源的低压多端直流系统仿真模型,验证了理论分析的正确性。     

基于加速寿命试验的锂离子电池可靠性分析方法

为了有效地提高锂离子电池寿命评估的准确性,延长储能系统在配电网中运行年限,文章提出了基于加速寿命试验的锂离子电池可靠性分析方法。综合考虑不同放电深度对锂离子电池寿命影响,建立了锂离子电池的寿命衰退模型;确定了荷电状态(SOC)与健康度(SOH)的关联特性关系;提出了基于逆幂率方程的储能系统加速寿命试验方法;基于情景分析法对锂离子电池的可靠性进行了分析。研究结果表明,文章所提出的试验方法能够准确地对不同运行状态下的锂离子电池储能系统进行可靠性评估,保证储能系统并网运行过程中的调控准确性。     

Prospect of family base distributed energy storage

电动汽车的大规模推广应用,将对现有储能方式产生重大的影响和挑战,本文结合对国内外电动汽车动力电池选型,现有大规模储能模式及其特点的分析,提出了家庭分布式储能的概念,介绍了家庭分布式储能装置的具体技术方案及其应用范围;对国外家庭储能装置及其应用现状以及政府对家庭储能产业所给予的相关扶持政策进行了介绍;分析了家庭分布式储能与家用电动汽车储能之间的关系,提出了通过家庭分布式储能来消化利用谷电的技术方案,展望了家庭分布式储能的发展和应用前景.     

Operation strategy of distributed energy storage system with multi-battery under output smoothing scenario

随着光伏发电在电网中渗透率的不断增加,光伏发电功率的不确定性和间歇性引起的光伏并网和弃电问题已引起关注。而采用"光伏+储能"的模式,却能有效缓解这一问题。在考虑储能电池容量衰退和光伏弃电率下,通过对不同光伏子阵配备的不同类型储能电池系统的运行进行仿真模拟,以消除光伏发电随机波动特性对电网的冲击为目的,研究平滑输出场景下分布式储能系统的电池的操作策略,优化储能系统中各储能电池子阵的运行。最后,采用共和地区20 MW （峰值）储能实证基地项目多电池储能系统实际案例对本模拟方法进行了验证。     

基于自适应VMD的混合储能容量优化配置研究

针对用户用电需求和可再生能源发电情况,提出一种由重力势能储能、蓄电池和超级电容组成的混合储能系统,建立其数学模型.针对其不同的特性,提出基于自适应变分模态分解的混合储能系统容量优化配置策略,对混合储能容量优化配置模型求解.以某风光互补电站典型日功率数据为例,对最佳储能系统的分解尺度K和高中、中低频分界点及其对应的储能配...     

多场景下光伏-双单元储能系统协同平抑功率波动控制策略

光伏发电的间歇性和随机性是制约其大规模发展的主要因素,由此文章提出一种适用于多场景的光伏-双单元储能系统协同平抑功率波动控制策略。首先,针对光伏电站多个典型出力场景,并结合并网限制要求,对光伏原始功率信号进行变分模态分解,求得并网目标功率和储能需求功率,并利用阈值补偿方法缩短计算时长;然后,通过协调互补的双单元储能系统对储能需求功率进行消纳,使得各储能单元能够在标准充、放循环深度内独立承担任务;最后,在Matlab平台上对所提信号分析算法的平抑效果,以及光伏-双单元储能系统协同平抑功率波动控制策略的普适性进行仿真验证。仿真结果表明,在多个典型场景下,所测得的并网目标功率均满足并网限制要求,所选的分析算法可有效平抑光伏出力的波动,该协同控制策略能够保证双单元储能系统的长期稳定运行,大幅度提高了光伏并网的可靠性。     

Fuel cell electric vehicle as a power plant: Fully renewable integrated transport and energy system design and analysis for smart city areas

Reliable and affordable future zero emission power, heat and transport systems require efficient and versatile energy storage and distribution systems. This paper answers the question whether for city areas, solar and wind electricity together with fuel cell electric vehicles as energy generators and distributors and hydrogen as energy carrier, can provide a 100% renewable, reliable and cost effective energy system, for power, heat, and transport. A smart city area is designed and dimensioned based on European statistics. Technological and cost data is collected of all system components, using existing technologies and well-documented projections, for a Near Future and Mid Century scenario. An energy balance and cost analysis is performed. The smart city area can be balanced requiring 20% of the car fleet to be fuel cell vehicles in a Mid Century scenario. The system levelized cost in the Mid Century scenario is 0.09 €/kWh for electricity, 2.4 €/kg for hydrogen and specific energy cost for passenger cars is 0.02 €/km. These results compare favorably with other studies describing fully renewable power, heat and transport systems.     

一体化节能台区在农村配网中的应用

在解读一体化节能台区定义的基础上,叙述了一体化节能台区的设备构成及其功能。结合配电网能效管理主站系统,给出了一体化节能台区与之通信的网络架构。通过应用实例的介绍,证实一体化节能台区实现了对低压农网设备的监测和预警,完成了对小动力客户的能效管理;通过采集试点客户用电设备的用电数据并进行统计分析,制定最佳节能方案,指导客户合理用电。不管是技术方面还是管理方面,一体化节能台区都实现了节能降损,值得推广应用。     

基于混沌自适应人工鱼群算法的含家庭储能配电网快速重构方法

针对分布式电源接入配电网具有波动性和随机性的特点,提出一种基于混沌自适应人工鱼群算法的含分布式电源配电网快速化重构方法。在风电、光伏和家用储能的数学模型和节点划分基础上,以电网网损、开关次数以及失电负荷成本最小为目标函数,建立基于多目标优化的含分布式电源配电网的优化重构模型。利用混沌自适应人工鱼群算法对模型进行求解,通过对鱼群的混沌初始化和自适应动态调整步长参数,提高了算法的全局搜索能力和收敛速度。根据电化学储能系统出力特性划分配电网网架重构的典型工作场景,通过含分布式电源的IEEE 33节点测试系统仿真实例验证了该文方法的有效性。仿真结果表明,与单独考虑电网网损成本相比,由该文方法得到的配电网优化重构成本降低了50%以上,优化重构时间均小于0.9 s,实现了含分布式电源配电网的快速自愈。     

Hybrid renewable energy‐based distribution system for seasonal load variations

In recent scenario, there is abundant availability of renewable energy resources to satisfy the significant increase in residential, industrial, and commercial demand. This paper presents a novel framework to determine the preeminent size of renewable distributed generators (RDGs) by optimizing the system components such as area required for solar‐photovoltaic modules, swept area occupied by wind turbine blades, and area used by fuel cell. A microgrid with hybrid RDG (h‐RDG) is integrated in distribution system to minimize the distribution loss, substation energy requirement, and improve the voltage level of the load. The power loss minimization is formulated as a nonlinear problem and optimized by the proposed Hybrid Nelder Mead‐Particle Swarm Optimization algorithm. The microgrid location is identified by voltage stability index to improve the stability of system. Further, the system is analyzed for energy flow in different seasonal loading conditions with mixture of residential, industrial, and commercial load. The effective performance of the proposed technique is applied to standard 12‐bus, 69‐bus, and a practical Tamil Nadu (TN) 84‐bus radial distribution system (RDS) for different hybrid combinations of h‐RDG in microgrid. The result proves that the proposed method provides a simple and efficient tool for optimal and flexible use of h‐RDG in microgrid under different climatic changes by simultaneously reducing distribution energy loss and improving voltage profile.     

Monitor system design of distributed wind turbine-energy storage system

风储互补配合是提高风电质量、增加风电可控性、解决风电并网问题的有效途径。本文对“一机一储”的分布式风储系统进行了分析,探讨了分布式风储系统设计的整体方案,对风储能量管理系统监控后台的数据记录、监控界面和报表生成等进行了功能设计。风储系统实际运行效果表明,该监控后台能够很好地实现监控显示、历史数据记录、运行模式设定、统计分析和报表生成等功能,系统运行可靠,可为风储系统的推广应用提供一定的参考。     

考虑负荷动态特性的多阶段光储协调规划研究

高渗透分布式光伏（DPV）配电网中,对电池储能系统（BESS）规划研究主要基于给定的负荷和DPV,以BESS降低DPV波动对电网造成的负面影响,较少考虑负荷增长和分布（LID）。针对该问题,提出以短期规划经济目标为基础,结合负荷动态增长和随机分布特性,储能和光伏的时序互补性,构建多阶段规划指标体系,并提出不同阶段的规划策略,从而实现BESS和DPV的多阶段协调规划。最后对10 kV 36节点配电网进行仿真,其结果表明,DPV和BESS协调规划能有效降低两者配置容量;且LID在DPV和BESS协调规划中起关键作用。     

基于混合算法的配电网中电池储能的多目标优化配置研究

基于随机会约束规划理论,计及系统的不确定性因素提出配电网储能电站多目标选址定容模型。首先分析配电网的经济性和可靠性特征,接着基于随机机会约束规划建立储能电站的优化模型。采用二进制粒子群算法和改进粒子群算法的混合算法对模型进行求解。最后利用研究模型,结合IEEE 33标准节点系统建立配电网储能电站优化算例,对离网模式和并网模式2种模式进行仿真,对优化配置结果进行对比和分析。     

基于线性自抗扰和变分模态分解的混合储能控制策略

风力发电具有随机性和波动性的特点,可通过引入储能技术减少其直接并网对电力系统造成的影响,因此基于超导磁储能和蓄电池储能系统之间的互补关系,提出一种基于线性自抗扰和变分模态分解的混合储能控制策略。针对传统混合储能变流器多变量、非线性及强耦合的特点,在装置层建立了混合储能系统的数学模型,基于跟踪微分器、线性扩张状态观测器及线性误差反馈律三部分,设计了混合储能系统的交、直流侧线性自抗扰控制器;其次,为了更加合理地平抑风电功率波动,避免经验模态分解时出现的模态混叠问题,在系统层提出了变分模态分解的功率分配方法;最后通过仿真验证了方法的可行性。     

“双碳”背景下数据中心氢能应用的可行性研究

氢气是可再生能源电力的优质载体,也被认为是未来数据中心行业实现碳中和的重要助力。以节能降碳为主要出发点,介绍数据中心氢能应用的意义、前景及相关研究现状,分析氢能产业链中制氢、储氢、用氢等各环节对数据中心氢能应用的影响,最后阐述氢能作为数据中心备用电源、集中式电源以及分布式电源等不同应用场景的概念性方案,并分析各应用场景的技术特点及发展前景。     

Thermodynamic analysis of a novel energy storage system based on compressed CO2 fluid

Because of rapidly growing renewable power capacity, energy storage system is in urgent need to cope with the reliability and stability challenges. CO₂ has already been selected as the working fluid, including thermo‐electrical energy storage or electrothermal energy storage systems and compressed CO₂ energy storage (CCES) systems. In this paper, a CCES system based on Brayton cycle with hot water as the heat storage medium is proposed and analyzed. Thermodynamic model of the system is established for energy and exergy analysis. Sensitivity analysis is then conducted to reveal effects of different parameters on system performances and pursue optimization potential. At a typical transcritical operation condition, round trip efficiency is 60% with energy density of 2.6 kWh/m³. And for the typical supercritical operation condition, the round trip efficiency can reach 71% with energy density of 23 kWh/m³. High round trip efficiency and energy density, which is comparable with those of compressed air energy storage systems, thermo‐electrical energy storage (electrothermal energy storage) systems, and other CCES systems, lead to promising prospect of the proposed system. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

电化学储能系统在整县制屋顶光伏中应用前景分析

屋顶分布式光伏作为可"自发自用"、"余电上网"的电源已得到广泛应用,随着国家政策的大力扶持,光伏发电技术和储能技术相辅相成逐渐成为主要产业.首先,从屋顶分布式光伏的扶持政策以及试点应用出发,然后根据当前屋顶分布式光伏发展亟待解决的问题分析,提出储能在适用于整县制屋顶光伏发展的核心技术:屋顶光伏和储能的场景生成和评价、屋...     

Coordination control method of photovoltaic and energy storage for distribution network based on virtual substation

针对农村地区配电网供电可靠性低以及光伏扶贫政策下大规模分布式光伏接入引起的电压越限和潮流倒送问题,提出一种基于虚拟变电站模式的光储协调控制方法,结合河北省营里乡配电网实际工程案例,对不同运行方案下系统的稳态性能,如电压水平、网络损耗等进行了对比分析,并基于蒙特卡洛模拟验证了所提方法对农村配电网供电可靠性提升的有效性。